倍福el1024端子模塊全新BECKHOFF倍福PLC  工業(yè)自動(dòng)化在探測(cè)服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用 在漢福德和利文斯頓探測(cè)器的研究過程中，基于 PC 的控制系統(tǒng)和 EtherCAT 被用作高速通訊系統(tǒng)。來自漢福德區(qū)的 Daniel Sigg 和 Richard McCarthy 負(fù)責(zé)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)施工作。LIGO *科研人員 Daniel Sigg 解釋道：“基于 PC 的控制技術(shù)用于干涉儀臂末端處基于伺服的激光 控制系統(tǒng)。

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激光干涉儀被安置在 L 形超高真空系統(tǒng)中，該系統(tǒng)體積非 常龐大，位于漢福德的系統(tǒng)支柱長(zhǎng)度為 2 千米，而位于文斯頓的支柱 長(zhǎng)度則為 4 千米。因此，該應(yīng)用中的遠(yuǎn)程控制，包括用于穩(wěn)定激光頻 率的伺服控制，是一個(gè)關(guān)鍵要求倍福el1024端子模塊全新BECKHOFF倍福PLC。我們還應(yīng)用 EtherCAT 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高 度復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。” 基于 PC 的控制系統(tǒng)主要的任務(wù)是監(jiān)測(cè)研究設(shè)備，這包括配電系統(tǒng) 的時(shí)序控制，系統(tǒng)通過 RS232 或 RS485 發(fā)送大量研究數(shù)據(jù)以進(jìn)行診 斷，然后將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁呒?jí)別的 EtherCAT 系統(tǒng)中。

LIGO 天文 臺(tái)*電氣工程師 Richard McCarthy 解釋說道：“我們知道這可以用 傳統(tǒng) PLC 完成，但為了簡(jiǎn)化項(xiàng)目中涉及到的那些系統(tǒng)，我們采用了基 于 PC 的控制技術(shù)。”LIGO 天文臺(tái)以前使用的自動(dòng)化和 I/O 系統(tǒng)采用 的不是模塊化結(jié)構(gòu)，而且靈活性差，不足以適應(yīng)常規(guī)的系統(tǒng)更新和擴(kuò) 展。由于需要頻繁地對(duì)科學(xué)研究設(shè)備進(jìn)行修改和改進(jìn)，因此控制技術(shù) 的靈活性成為了關(guān)注的重點(diǎn)。 EtherCAT 系統(tǒng)用作所有組件的集成式現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，包括 I/O、安全技 術(shù)和步進(jìn)電機(jī)。

LIGO 天文臺(tái)還開發(fā)了許多自己的 EtherCAT 設(shè)備，以實(shí) 現(xiàn)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析。此外，EtherCAT 和 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件中 的多協(xié)議通訊確保研究項(xiàng)目中涉及到的大學(xué)和組織可以隨時(shí)訪問測(cè)量 數(shù)據(jù)。Daniel Sigg 和 Richard McCarthy 通過 TwinCAT ADS 在 LIGO 控制室 屏幕上創(chuàng)建直觀的可視化界面。TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件集成在 Microsoft Visual Studio® 中并可使用各種編程語(yǔ)言，具有很大的靈活性，并提供 大量的編程工具。LIGO 天文臺(tái)的干涉儀研究站基于 PC 的控制系統(tǒng)中 主要使用的是結(jié)構(gòu)化文本（ST），而其它研究設(shè)備使用的則是用 C++ 或 Python 創(chuàng)建的代碼。 在監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)方面，LIGO 使用各種倍福面板型 PC，包括一臺(tái)多點(diǎn) 觸控面板 CP2215。

它們被安裝在干涉儀的真空控制器處，便于實(shí)現(xiàn) 過程監(jiān)測(cè)和泵控制以及其它功能。“我們更換的昂貴的設(shè)備是真空 系統(tǒng)，因此我們必須不斷監(jiān)測(cè)安置真空系統(tǒng)、低溫泵和離子泵的建筑 物。”McCarthy 解釋說道。 由于干涉儀臂長(zhǎng)達(dá) 4 千米，因此需要使用具有高抗噪性的光纖網(wǎng)絡(luò) 來與遠(yuǎn)程電子設(shè)備來建立物理連接。這可通過帶玻璃光纖電纜接口的 EtherCAT 耦合器 EK1501 實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)站點(diǎn)間的距離選擇多模（ 長(zhǎng) 2000 米）或單模型號(hào)（長(zhǎng) 20000 米）。

除了光纖連接之外，EtherCAT 橋接端子模塊 EL6692 可在 EtherCAT I/O 環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的主 站之間建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，這對(duì)讓干涉儀延伸數(shù)公里來說至關(guān)重要。 I/O 系統(tǒng)經(jīng)常被要求遠(yuǎn)程修改增益設(shè)置和繼電器，同時(shí)與為 LIGO 天 文臺(tái)定制的其它高精度測(cè)量電子元件連接。TwinSAFE 端子模塊可 在 LIGO 天文臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)各種人員和設(shè)備保護(hù)措施，它們直接與倍福